2. 고인성 섬유복합체의 개발
2.2 고인성 섬유복합체의 성능분석
2.2.2 고인성 섬유복합체의 역학적 특성 검증
[그림 2-4] 직접인장 실험체
[그림 2-5] 직접인장 실험 장치 및 실험 과정
[그림 2-5]은 직접인장 실험을 실시하여 도출된 ( )-( ) 관계 그래프를 나타낸 것이다. 최적 배합을 바탕으로 제작된 고인성 섬유복합체는 1축인장 하에서 변형률 경 화거동을 나타냈으며, 균열폭이 아주 작은 다중미세균열의 형태로 진행되었다. 실험체 의 1축인장 강도가 증가함으로 실험체가 균열강도에 도달하게되어 초기균열이 발생하 였다. 인장강도가 증가하는 변형구간에서는 안정상태의 미세균열의 발생이 점차적으로 확대되면서 변형률 경화거동이 관찰되었다. 그 후 1축인장 강도가 시험체의 최대 인장 강도를 초과될 때 실험체의 응력이 집중되는 부분에서 균열의 폭이 커지면서 파괴되는 거동을 보였다. 동일한 조건의 여러 개의 실험체 중 대표적으로 5개 실험체의 직접인 장 실험 결과를 정리하여 <표 2-11>에 나타내었다. 직접인장 실험체의 최대 변형률은 최소 2.3%, 최대 4.5%를 나타내었으며, 5개의 시험체 평균 3.2%로 측정되었다. 이는 일반 콘크리트의 인장 변형률 0.01%에 비해 약 300배 이상의 인장 변형성능을 나타내 는 것을 알 수 있다.
또한 [그림 2-6]와 같이 초기균열 이후 미세한 다수 균열이 발생함과 동시에 뚜렷한 변형률 경화거동을 나타내므로 일반 콘크리트에 비해 인장 조건하에서 균열이 발생하 더라도 저항할 수 있는 능력이 향상되어 고인성 섬유복합체의 특징을 충분히 발휘할 것으로 판단된다.
[그림 2-7] 고인성 섬유복합체의 다수의 미세 균열
초기균열 강도(MPa) 최대인장 강도(MPa) 최대 변형률(%)
HPFRC-1 3.6 4.1 3.2
HPFRC-2 2.7 3.7 3.1
HPFRC-3 3.7 4.2 4.5
HPFRC-4 2.6 4.4 2.3
HPFRC-5 1.7 4.3 3.0
평균값 2.8 4.1 3.1
<표 2-11> 직접인장 실험 결과
직접인장 실험을 통하여 측정한 결과는 다음 <표 2-11>과 같다. 초기균열 강도는 약 1.7 ∼ 3.7 MPa로 측정되었으며 변형률 경화거동 구간에서의 최대 인장강도는 약 3.7
∼ 4.5 MPa로 측정되었다. 고인성 섬유복합체의 직접인장 실험결과를 통해서, 1축인장 하에서 고인성의 특성을 확보하는 것으로 나타나 구조물 적용시에 우수한 성능을 나타 낼 것이라 사료된다.
다) 압축강도 시험
고유동 특성을 나타내는 고인성 섬유복합체의 최적배합의 압축강도 평가를 위하여
「KS L 5105 수경성 시멘트 모르타르 압축강도 시험방법」으로 압축강도 시험을 실시 하였다. 50.8 mm의 3면 입방체 몰드를 사용하여 시험체를 제작하였으며, 압축 시험체 를 28일 수중양생 후 압축강도를 측정하였다. 하중은 몰드의 정확한 평면과 접촉하고 있는 시험체 면에 대하여 부하하였다. 압축강도 시험결과는 <표 2-12>와 같으며, 실험 체 6개의 평균 압축강도는 41MPa로 측정되었다.
[그림 2-8] 압축강도 시험체 (압축강도 평가 전후)
[그림 2-9] 압축강도 시험
최대압축 강도(MPa)
HPFRC-1 38.5
HPFRC-2 41.3
HPFRC-3 44.4
HPFRC-4 42.3
HPFRC-5 41.2
HPFRC-6 39.6
평균값 41.2
<표 2-12> 압축 강도 실험 결과
라) 시험 성적서
1) 고인성 섬유복합체의 압축강도 및 휨 강도 시험 성적서
2) 고인성 섬유복합체의 슬럼프 플로우 시험 성적서
[그림 2-11] 고인성 섬유복합체의 슬럼프 플로우 시험 성적서